加速度から力へ——衝突が実際に何を負荷するか
この計算がしていること
加速度に、加速されている質量を掛け、それを生み出すのに必要な力を求めます。75 kg の乗員が 300 m/s² で減速する——ごく普通の正面衝突で、自由落下の加速度の 30 倍を少し超える程度です——と、受ける力は 22,500 N になります。シートベルト、プリテンショナー、取り付け点は、この数値を前提に設計されています。
衝突の力が体重よりずっと大きい理由
静止している乗員が座席に及ぼす力は体重と同じで、およそ 735 N です。同じ乗員が衝突では、ごく短い距離のあいだに重力の何倍もの割合で減速され、重力の倍数のぶんだけ力が掛かります。クランプルゾーンの目的は、この減速が起きる距離を伸ばすことです。同じ速度変化をより長い時間と距離に引き延ばせば加速度が下がり、それにつれて力も下がるからです。
75 kg の乗員に対する m/s² とニュートン
どの行も 75 キログラム、衝突試験のダミーのよくある値で計算しています。別の乗員なら、行の値にその人の質量を 75 で割った数を掛けてください。上のお対話的な換算器はキログラム、グラム、トンでどの質量でも直接受け取ります。
| メートル毎秒毎秒 (m/s²) | ニュートン (N) |
|---|---|
| 0.1 | 0.1 |
| 1 | 1 |
| 2 | 2 |
| 5 | 5 |
| 9.80665 | 9.80665 |
| 10 | 10 |
ベルトが伸びる理由、そしてそれが要点である理由
まったく伸びないシートベルトは乗員をほぼ瞬時に止め、それは途方もない加速度と途方もない力を意味します。実際のベルトは荷重がかかると少しだけ繰り出すように織られており、ロードリミッタは制御された量の織物を滑らせます。どちらもクランプルゾーンと同じ仕事をしています。非常に短い距離に働く非常に大きな力を、より長い距離に働くより小さな力へ変えているのです。
ものさしとしての重力
衝突の加速度はたいてい g の倍数で語られ、単位セレクタが標準重力を用意しているのはまさにそのためです。30 g の減速は 294 m/s² で、75 kg の乗員に働く力は体重の 30 倍、およそ 22 kN になり、取り付け金具の強度と直接見比べられる数値になります。
よくある質問
加速度を力に換算するにはどうしますか？
毎秒毎秒メートルで表した加速度に、キログラムで表した質量を掛けます。2 kg に 5 m/s² の加速度を与えるには 10 N が要ります。関係はニュートンの第 2 法則を通常どおり書いたもの、F = m·a そのものです。
30 g の衝突は人にどれだけの力を及ぼしますか？
体重のおよそ 30 倍です。75 kg の乗員なら約 22 kN、つまり 22,500 N になります。正確な値は減速の波形に依存するので、実際の測定は単一の数値ではなく、計測器を載せた衝突試験から得られます。
クランプルゾーンが長いと力が減るのはなぜですか？
同じ速度の低下をより長い距離に分散させると、より多くの時間がかかり、したがって加速度が低くなるからです。質量が一定なら力は加速度に比例するので、加速度を下げれば同じ割合で力も下がります。
1 g は 9.80665 m/s² に等しいですか？
はい、それが定義上の標準値で、セレクタでも単位として選べます。地表近くで物体が自由落下するときに受ける加速度であり、衝突荷重を語るための自然なものさしです。
毎秒毎秒フィートはどう扱いますか？
アメリカの計測器から取った読みのために、セレクタで選べます。毎秒毎秒 1 フィートは 0.3048 m/s² なので、その単位で示された値は、より小さな毎秒毎秒メートルの数値に換算されます。